2022年普通高等学校招生全国统一考试模拟卷理科综合能力测试·物理部分

2022-05-23郭公礼

数理化解题研究 2022年13期

关键词：载流点电荷安培力

郭公礼

(新疆乌鲁木齐市第一中学 830000)

一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分.在每小题给出的四个选项中，第14-18题只有一项符合题目要求，第19-21题有多项符合题目要求.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.)

A.81、206、1、0 B. 82、206、0、0

C.82、205、0、1 D. 81、205、0、0

15.有一根L型细铜棒，两边互相垂直且长度分别为l和2l,细铜棒在磁感应强度为B的匀强磁场中运动，已知细铜棒速度均为v，则铜棒两端电势差的最大值为( ).

图1

17.如图2所示，在水中掺入细沙制成高压“水刀”，可以用于切割金属，具有低温高效不变形的特点.将水从面积极小的细喷嘴高速喷出，直接打在被切割金属材料表面，从而产生极大压强，实现切割.已知该“水刀”喷出的水流速度为100m/s，掺入细沙的水的密度为ρ=1.1×103kg/m3.假设高速“水”流垂直打在材料表面上不反弹，试估算水对材料垂直于表面方向的压强p为( ).

图2

A．1.1×105pa B．1.1×106pa

C．1.1×107pa D．1.1×108pa

图3

图4

A．空间站在轨道上运行的线速度小于7.9km/s

B．空间站在轨道上运行的加速度小于地面重力加速度g

C．对接后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小

D．若已知空间站的运行周期、地球半径和引力常量G，可求出空间站质量

20.如图5所示，一圆弧形的槽，槽底放在水平地面上，槽的两侧与光滑斜坡aa′、bb′相切，相切处a、b位于同一水平面内，槽与斜坡在竖直平面内的截面如图5所示.一小物块从斜坡aa′上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下，并自a处进入槽内，到达b后沿斜坡bb′向上滑行，已知到达的最高处距水平面ab的高度为h;接着小物块沿斜坡滑下bb′并从b处进入槽内反向运动，若不考虑空气阻力，则 ( ).

图5

B.小物块尚未运动到a处时，速度已变为零

C.小物块不仅能再运动至a处，并能沿斜坡aa′向上滑行，上升的最大高度为2h

D.小物块不仅能再运动到a处，并能沿斜坡aa′向上滑行，上升的最大高度小于h

21.如图6所示，在点电荷Q的电场中有M、N、P和F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，∠M=30°.M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示.已知φM=φN，φP=φF，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则( ).

图6

A．点电荷Q一定在MP连线上

B．连接PF的线段不在同一个等势面上

C．将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力可能做负功

D．如果点电荷Q为负电荷，则φP大于φM

二、非选择题(共62分.第22-25题为必考题，每个试题考生都必须作答.第33-34题为选考题，考生根据要求作答.)

(一)必考题:共62分.

22.甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间.实验步骤如下：

(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂.乙把手放在尺子的下端(位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺子)，准备用手指夹住下落的尺子.

(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子.若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为____(用L、L1和g表示).

(3)已知当地的重力加速度大小为g=9.80 m/s2，L=30.0 cm，L1=10.4 cm.乙的反应时间为____s.(结果保留2位有效数字)

(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：____.

23.某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻RX：电源E，适当量程的电流表电压表各一只，滑线变阻器R，电阻箱RP，开关S1、S2，导线若干.他设计的电路图如图7(a)所示，具体做法：先闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I1，U1；再保持RP阻值不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数为I2、U2．

图7

(1)请你帮他按电路图在实物图7(b)上连线；

(2)写出被测电阻RX=____(用电表的读数表示)；

(3)此实验中因电流表有内阻，电压表内阻不是无限大，使被测电阻的测量值____真实值(选填“大于、小于或等于”) ．

24.冰壶比赛是北京冬奥会的比赛项目之一，为了测试场地进行了如下实验，如图8所示，可视为质点的两个冰壶1和2放在粗糙的水平地面上，开始时两冰壶间的距离d=31.00m，冰壶1、2的质量分别为m1=19.5kg、m2=19.5kg．现令它们分别以初速度v1=12m/s和v2=4m/s相向运动，已知两冰壶与地面的滑动摩擦系数相同，经过时间t=3.0s，两冰壶发生相碰，碰后两者粘在一起运动，若碰撞时间极短，求碰撞时损失的机械能.

图8

25.如图9所示，电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3Ω的定值电阻R．在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B、磁场区域的高度为d=0.5m.导体棒a的质量ma=0.2kg，电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量mb=0.1kg，电阻Rb=6Ω．它们分别从图9中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场．设重力加速度为g=10m/s2.(不计a、b之间的作用，整个运动过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好)求：

图9

(1)在整个过程中a、b两棒克服安培力分别做的功；

(2)a进入磁场的速度与b进入磁场的速度之比；

(3)分别求出M点和N点距虚线L1的高度.

(二)选考题(共15分)

33.[物理——选修3-3](15分)

(1)下列说法正确的是____(填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0)

A.扫地时，在阳光照射下，看到尘埃飞舞，这是尘埃在做布朗运动

B.一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵增大

C.自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性

D.由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离，故液体表面存在表面张力

E.一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小

图10

①现环境温度变为多少？

②保持①中的环境温度不变，在砝码盘中添加质量为Δm的砝码时，活塞返回到高度为h处，求大气压强.

34.[物理——选修3-4](15分)

(1)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=2m处的质点的振动图像如图11(a)所示，在x=8m处的质点的振动图像如图11(b)所示.下列说法正确的是( ).

图11

A．该波的周期为12 s

B．x=2m处的质点在平衡位置向y轴正方向振动时，x=8m处的质点在波峰位置

C．在0～4s内x=2m处和x=8m处的质点通过的路程均为6 cm

D．该波的波长可能为8 m

E．该波的传播速度可能为2m/s

图12

①该激光在玻璃介质中传播的速度；

②两个光斑之间的距离x.

参考答案

14.B解析在反应中，最后一个是γ射线，该射线是电磁波，不带电，故c=0，d=0，故选项AC均错误；最后我们再把剩下的两项核对一下，看是否也成立，反应前后质量数和荷电荷数守恒，正好与B选项的对应起来.

①

由右手螺旋定则可知，相应的磁感线是在垂直于钨丝的平面上以钨丝为对称轴的圆，磁感应强度的方向沿圆弧在该点的切向，它与电流i的方向成右手螺旋．

②

考虑某根载流钨丝所受到的所有其他载流钨丝对它施加的安培力的合力．由系统的对称性可知，每根钨丝受到的合力方向都指向轴心；我们只要将其他钨丝对它的吸引力在径向的分量叠加即可．如图13，设两根载流钨丝到轴心连线间的夹角为φ，则它们间的距离为

③

图13

由②③式可知，两根载流钨丝之间的安培力在径向的分量为

④

它与φ无关，也就是说虽然处于圆周不同位置的载流钨丝对某根载流钨丝的安培力大小和方向均不同，但在径向方向上的分量大小却是一样的；而垂直于径向方向的力相互抵消.因此，某根载流钨丝所受到的所有其他载流钨丝对它施加的安培力的合力为

⑤

其方向指向轴心．

19.AB

21.ABC解析根据点电荷的电场的特点可知，点电荷的电场的等势面是以点电荷为中心的同心球面，故分别作MN连线的中垂线和PF连线的中垂线，如图14所示，根据图中几何关系可知，两条线交MP于A点，即点电荷在A点，选项A正确，B正确；由于点电荷Q的电性未知，将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做功可能为正，也可能为负，选项C正确；沿着电场线的方向电势逐渐降低,选项D错误.

图14

二、非选择题(共62分.第22-25题为必考题，每个试题考生都必须作答.第33-34题为选考题，考生根据要求作答.)

(一)必考题(共62分).

解析(2)根据自由落体运动的规律，

解得t=0.20s.

(4)建议：多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子.

23.答案:(1)实物连线如图15

图15

(3)“等于”

解析(2)先闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I1，U1；设电压表内阻为RV.

再保持RP不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数为I2、U2.

(3)“等于”.

24.答案ΔE=175.5 J

则s1+s2=36m>31m所以3.0s时冰壶2已经停止运动.

损失的机械能：

ΔE=175.5 J

25.解(1)因a、b在磁场中匀速运动，其安培力等于各自的重力，由功的公式得

Wa=magd=1.0 JWb=mbgd=0.5 J

(2)b在磁场中匀速运动时：速度为vb，总电阻R1=7.5Ω

①

②

③

④

(3)v2=2gh

⑤

⑥

va=vb+gt

⑦

d=vbt

⑧

(二)选考题：共15分

33.[物理——选修3-3](15分)(1)BCE

解析布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒受到液体分子的作用而做的无规则运动，这种微粒一般是很小的，而尘埃的颗粒较大，是在空气气流作用下的宏观运动，A错误.一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵增大，B正确.自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性，C正确.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，故液体表面存在表面张力，D错误.一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小，E正确.